(57)【要約】【課題】  衝突発生時の衝突状態および衝突物体を判別する際の精度および信頼度を向上させる。【解決手段】  物体判定部４５は、物体の大きさＳと物体の硬さＰとの相関関係を示すＰＳマップ上において、硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰおよび大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが、変形センサ１１に作用する物体の荷重の大きさを指定する複数の領域を区分する各閾値を横切るか否かを判定し、物体の種別および衝突形態を検知する。デバイス駆動判定部４６は、積（Ｐ×Ｓ）と等価相対速度νとの相関関係を示す（ＰＳ）νマップ上において、積（Ｐ×Ｓ）と等価相対速度νとの時間変化を示す履歴ラインが衝突の激しさを指定する複数の領域を区分する各閾値を横切るか否かを判定し、乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が必要か否かを判定する。【選択図】        図６
2006218885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外表面を構成する部材の変形に関連する該部材の曲率および該曲率の時間変化の少なくとも何れかに係る状態量を検出する検出手段と、
車両に物体が接触または衝突した際に、前記検出手段により検出された前記状態量に基づき、前記車両と前記物体との相対速度に係る速度状態量および前記物体の大きさに係る大きさ状態量および前記車両と前記物体との間で作用した前記物体の単位大きさあたりの荷重に係る荷重状態量を検知する衝突状態量検知手段と、
前記衝突状態量検知手段により検知された前記速度状態量および前記大きさ状態量および前記荷重状態量に応じて衝突状態を判定する衝突状態判定手段と
を備えることを特徴とする車両用衝突判定装置。
【請求項２】
前記衝突状態量検知手段により検知された前記速度状態量および前記大きさ状態量および前記荷重状態量に応じて前記物体の種別を検知する物体検知手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突判定装置。
【請求項３】
前記物体検知手段により検知された前記物体の種別に応じて前記物体を保護する保護装置の駆動を制御する駆動制御手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用衝突判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用衝突判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自車両の前部や後部あるいは側部に圧力センサ等の衝突センサ、つまり衝突荷重に応じた変形量を検出可能なセンサを配置し、この衝突センサから出力される検出信号の大きさ（例えば、衝突部分の変形量等）および検出信号の大きさの時間変化と、車速センサにより検出される自車両の速度あるいはレーダ装置により検知される対象物と自車両との相対速度とに基づき、自車両に衝突した衝突物体を検知し、この衝突物体が歩行者であるか否かを判定すると共に、検知した衝突物体が歩行者であると判定した場合には、例えば自車両のボンネット上でエアバッグを展開可能なエアバッグ装置等の歩行者保護装置を作動させる車両用衝突判別装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【特許文献１】特開平１１−３１００９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術に係る車両用衝突判別装置では、衝突時に検出した衝突荷重の大きさに応じて衝突の強さを検知し、この衝突の強さと、衝突直前に検出した自車両の速度あるいは衝突直前に検出した衝突物体と自車両との相対速度とに基づき、衝突物体の種別および衝突形態を判定している。しかしながら、衝突直前に検出された自車両の速度や相対速度等の状態量には、実際に発生した衝突の状態が直接的に反映されてはいない。
このため、実際に発生した衝突の状態に応じて衝突形態を適切に判別すると共に、衝突物体の種別および衝突形態を判別する際の信頼度を、より一層、向上させることが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、衝突発生時の衝突状態および衝突物体を判別する際の精度および信頼度を向上させることが可能な車両用衝突判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両用衝突判定装置は、車両の外表面を構成する部材（例えば、実施の形態でのフロントバンパフェース２）の変形に関連する該部材の曲率および該曲率の時間変化の少なくとも何れかに係る状態量を検出する検出手段（例えば、実施の形態での変形センサ１１）と、車両に物体が接触または衝突した際に、前記検出手段により検出された前記状態量に基づき、前記車両と前記物体との相対速度に係る速度状態量（例えば、実施の形態での等価相対速度ν）および前記物体の大きさに係る大きさ状態量（例えば、実施の形態での物体の大きさＳ）および前記車両と前記物体との間で作用した前記物体の単位大きさあたりの荷重に係る荷重状態量（例えば、実施の形態での物体の硬さＰ）を検知する衝突状態量検知手段（例えば、実施の形態でのエネルギー状態量算出部４１、硬さ状態量算出部４２および硬さ判定部４３、大きさ判定部４４）と、前記衝突状態量検知手段により検知された前記速度状態量および前記大きさ状態量および前記荷重状態量に応じて衝突状態を判定する衝突状態判定手段（例えば、実施の形態での物体判定部４５と、デバイス駆動判定部４６）とを備えることを特徴としている。
【０００５】
上記構成の車両用衝突判定装置によれば、先ず、検出手段の検出結果に対し、必要に応じて時間に関する一次積分または一次微分の処理が実行され、部材の曲率に係る状態量と、部材の曲率の時間変化（つまり、曲率の時間に関する１階微分値）に係る状態量とが検出される。そして、衝突状態量検知手段は、部材の曲率に係る状態量に基づき部材の変形時に作用する曲げ歪みのエネルギーを算出し、さらに、この曲げ歪みのエネルギーに基づき車両と物体との間で作用した荷重に係る荷重状態量を算出する。また、衝突状態量検知手段は、部材の曲率に係る状態量と、部材の曲率の時間変化に係る状態量とに基づき、曲げ歪みのエネルギーの時間変化を算出し、さらに、この曲げ歪みのエネルギーの時間変化（つまり、エネルギーの時間に関する１階微分値）と荷重状態量とに基づき車両と物体との相対速度に係る速度状態量を検知する。さらに、衝突状態量検知手段は、部材の曲率に係る状態量に基づき部材の変形に伴って発生する部材のたわみを算出し、さらに、このたわみの位置分布に基づき物体の大きさに係る大きさ状態量を算出する。さらに、衝突状態量検知手段は、部材の曲率に係る状態量および部材の曲率の時間変化に係る状態量を複数の周波数帯域に応じて分類し、各周波数帯域毎に曲げ歪みのエネルギーの時間変化を算出し、さらに、各周波数帯域毎の曲げ歪みのエネルギーの時間変化に基づき、車両と物体との間で作用した物体の単位大きさあたりの荷重に係る荷重状態量（例えば、物体の硬さ等）を検知する。衝突状態判定手段は、衝突状態量検知手段により検知された速度状態量および大きさ状態量および荷重状態量に応じて、例えば、速度状態量と、大きさ状態量と、荷重状態量と、衝突の激しさを示す状態量である曲げ歪みのエネルギーの時間変化に係る速度状態量および大きさ状態量および荷重状態量の積とからなる４つのパラメータにより衝突状態を判定する。
これにより、例えば軽量物との高速衝突や重量物との低速衝突等のように、曲げ歪みのエネルギー、さらに、曲げ歪みのエネルギーの時間変化が歩行者との衝突（つまり、歩行者保護装置の作動が必要となる衝突）に対する値と同等の値となる複数の衝突状態を容易かつ詳細に判別することができる。
【０００６】
さらに、請求項２に記載の本発明の車両用衝突判定装置は、前記衝突状態量検知手段により検知された前記速度状態量および前記大きさ状態量および前記荷重状態量に応じて前記物体の種別を検知する物体検知手段（例えば、実施の形態での物体判定部４５）を備えることを特徴としている。
【０００７】
上記構成の車両用衝突判定装置によれば、車両と物体との相対速度に係る速度状態量と、物体の大きさに係る大きさ状態量と、車両と物体との間で作用した物体の単位大きさあたりの荷重に係る荷重状態量（例えば、物体の硬さ等）とに基づき、物体の種別、特に適宜の速度状態量に対して曲げ歪みのエネルギーの時間変化が同等の値となる物体の種別、例えば歩行者に対する値と同等の値を有するごみ箱や大型犬やガードレールの端部やポール等の物体の種別を容易かつ精度良く判別することができる。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の本発明の車両用衝突判定装置は、前記物体検知手段により検知された前記物体の種別に応じて前記物体を保護する保護装置（例えば、実施の形態での歩行者保護装置１４）の駆動を制御する駆動制御手段（例えば、実施の形態での駆動指令出力部４７）を備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の車両用衝突判定装置によれば、物体の種別の検知結果に応じて保護装置の作動の有無や作動状態を適切に制御することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の車両用衝突判定装置によれば、例えば軽量物との高速衝突や重量物との低速衝突等のように、曲げ歪みのエネルギーが同等の値となる複数の衝突状態を容易かつ詳細に判別することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両用衝突判定装置によれば、物体の種別、特に適宜の速度状態量に対して曲げ歪みのエネルギーの時間変化が同等の値となる物体の種別、例えば歩行者に対する値と同等の値を有するごみ箱や大型犬やガードレールの端部やポール等の物体の種別を容易かつ精度良く判別することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の車両用衝突判定装置によれば、物体の種別の検知結果に応じて保護装置の作動の有無や作動状態を適切に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る車両用衝突判定装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両用衝突判定装置１０は、例えば、車両１の外表面と物体との接触および衝突（以下、単に、衝突と呼ぶ）に起因して車両１の外表面に生じる変形に係る状態量を検出する変形センサ１１と、変形センサ１１から出力される検出信号に基づき各種の乗員保護装置１２（例えば、車室内でエアバッグを展開させるエアバッグ装置１２ａやシートベルトを強制的に巻き取るシートベルト巻取装置１２ｂ等）および各種の歩行者保護装置１４（例えば、ボンネットフードを強制的に浮上させるボンネットフード持上装置１４ａやボンネットフード上でエアバッグを展開させるエアバッグ装置等）の作動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５とを備えて構成されている。
なお、電子制御ユニット１５は、変形センサ１１から出力される検出信号に加えて、電子制御ユニット１５の内部に備えられた加速度センサ（図示略）から出力される検出信号と、例えば車両１の前方側の右側部および左側部と後方側の右側部および左側部に配置された各１対の加速度センサからなるサテライトセンサ（図示略）から出力される各検出信号とに基づき、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動を制御可能である。
【００１２】
変形センサ１１は、車両１の外表面近傍（例えば、図１に示すように車両１の前部ではフロントバンパフェース２の内面上）に配置され、例えば図２および図３に示すように、所定の信号配線２１および接地配線２２からなる配線パターンが基板本体２３ａ上に形成されたフレキシブル基板２３と、複数の圧電素子２４，…，２４と、１対の絶縁性保護フィルム２５，２５とを備えて構成され、複数の圧電素子２４，…，２４が装着されたフレキシブル基板２３は厚さ方向の両側から挟み込まれるようにして１対の絶縁性保護フィルム２５，２５により被覆されている。
【００１３】
例えば図２に示すように、略長方形板状の基板本体２３ａは、長手方向の寸法がフロントバンパフェース２の略車幅方向に沿った適宜の寸法となるように形成され、この基板本体２３ａの表面上には、短手方向の一方の端部において長手方向に沿って延びる互いに独立した複数の信号配線直線部２１ｂ１，…，２１ｂｎ，…，２１ｂＮ（ｎ＝１，…，Ｎ；Ｎは任意の自然数）と、基板本体２３ａの長手方向に沿った適宜の複数の位置で各信号配線直線部２１ｂｎの一方の端部に形成された各信号配線接続部２１ａｎと、短手方向の他方の端部において長手方向に沿って延びる単一の接地配線直線部２２ｂと、この接地配線直線部２２ｂの長手方向に沿った適宜の複数の位置に形成された複数の接地配線接続部２２ａ，…，２２ａとが配線パターンとして形成されている。
【００１４】
圧電素子２４は、分極処理したフッ化ビニリデン系樹脂等のポリマー圧電体からなる略長方形膜状の圧電フィルム３１と、この圧電フィルム３１を厚さ方向の両側から挟み込むようにして配置され、圧電フィルム３１に生じる電荷を電圧として検出する一対の信号電極３２および接地電極３３とを備えて構成されている。なお、各電極３２，３３は、例えば導電性の薄板あるいは金属ペーストや蒸着金属等により形成されている。
この圧電フィルム３１には、例えば図３に示すように、厚さ方向に貫通する貫通孔３１ａが形成され、この貫通孔３１ａの一方の開口部は信号電極３２に臨むように、かつ、他方の開口部は接地電極３３と干渉しないように設定されている。そして、信号電極３２に接続された信号端子３２ａが圧電フィルム３１の貫通孔３１ａ内に装着され、この信号端子３２ａの端部が圧電フィルム３１の他方の表面上で露出するように設定されている。これにより、圧電フィルム３１の他方の表面上には、接地電極３３と信号端子３２ａとが、例えば長手方向に沿って、離間して配置され、圧電素子２４がフレキシブル基板２３に装着された状態では、信号端子３２ａが信号配線接続部２１ａｎに当接し、接地電極３３が接地配線接続部２２ａに当接するようになっている。
【００１５】
フレキシブル基板２３の端部には、各信号配線直線部２１ｂｎの他方の端部に接続された各外部信号配線と接地配線直線部２２ｂの端部に接続された外部接地配線とを樹脂によりモールド加工して一体化した外部配線３４が形成され、この外部配線３４は電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５に接続されている。
そして、例えばフロントバンパフェース２に物体が衝突してフロントバンパフェース２が変形すると、変形センサ１１の圧電フィルム３１はフロントバンパフェース２と一体に変形する。ここで、圧電フィルム３１の圧電定数（所定値）に対し、
圧電定数＝発生する電荷Ｑ／応力σであり、
各電極３２，３３間に生じる電圧Ｖ＝発生する電荷Ｑ／静電容量Ｃであり、
変形センサ１１は、応力σが、圧電フィルム３１の歪みεに応じて発生し、さらに、圧電フィルム３１の歪みεが、圧電フィルム３１の曲率ρに応じて発生するよう構成されている。
これらにより、各電極３２，３３間に生じる電圧Ｖから、変形した圧電フィルム３１の曲率ρを検知することができる。
さらに、変形センサ１１によって、例えば図４に示すように、各電極３２，３３間に生じる電圧Ｖの時間微分値（ｄＶ／ｄｔ）を出力する微分回路３５が構成され、この微分回路３５の出力電圧ＶＯＵＴが電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５に入力されている。つまり、この微分回路３５の出力電圧ＶＯＵＴは、各電極３２，３３間に生じる電圧Ｖの時間微分値（ｄＶ／ｄｔ）により構成されることから、この出力電圧ＶＯＵＴから曲率ρの時間変化ｄρ（ｎ）／ｄｔが検知される。
【００１６】
なお、微分回路３５は、例えば図４に示すように、第１〜第３抵抗３５ａ〜３５ｃと、出力インピーダンス変換用の第１オペアンプ３５ｄと、出力調整用の第２オペアンプ３５ｅとを備えて構成されている。
そして、第１抵抗３５ａ（抵抗値Ｒ）の一方の端子は、圧電素子２４の等価回路（圧電素子等価回路）３６および第１オペアンプ３５ｄの反転入力端子に接続され、他方の端子は、第１オペアンプ３５ｄの非反転入力端子に接続されると共に接地されている。
そして、第１オペアンプ３５ｄの出力端子は、第２抵抗３５ｂを介して第２オペアンプ３５ｅの反転入力端子に接続されると共に、第１オペアンプ３５ｄの反転入力端子に接続されている。
そして、第２オペアンプ３５ｅの非反転入力端子は接地され、第２オペアンプ３５ｅの出力端子は、第３抵抗３５ｃを介して第２オペアンプ３５ｅの反転入力端子に接続されると共に、微分回路３５の出力端子に接続されている。
この微分回路３５の微分特性としてのカットオフ周波数ｆｃは、例えば、第１抵抗３５ａ（抵抗値Ｒ）と、圧電素子等価回路３６のコンデンサ３６ａ（静電容量Ｃ）とにより、
ｆｃ＝１／（２πＲＣ）となり、第１抵抗３５ａの抵抗値Ｒに応じて可変となる。これにより、車両の衝突事象に対して適切となる抵抗値、例えば所定周波数領域（例えば、十〜数千Ｈｚ等）で利得（例えば、図５に示すゲイン＝（周波数ｆでの出力Ｖｆ＝ｆ）／（無限に高い周波数での出力Ｖｆ＝∞））が周波数ｆに対して比例傾向に変化する抵抗値（例えば、図５に示す抵抗値Ｒ３）が、第１抵抗３５ａの抵抗値Ｒとして設定される。
【００１７】
車両略央部（例えば、中空筒状に形成された車両１のセンターコンソールの内部等）に配置された電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５は、例えば図６に示すように、車両１と物体との衝突の発生時に車両１の外表面、例えばフロントバンパフェース２に生じる曲げ歪みのエネルギーの時間変化に係る状態量を算出するエネルギー状態量算出部４１と、車両１に衝突した物体の単位大きさあたりの衝突荷重に係る状態量として車両１に衝突した物体の硬さに係る状態量を算出する硬さ状態量算出部４２と、硬さ判定部４３と、大きさ判定部４４と、物体判定部４５と、デバイス駆動判定部４６と、駆動指令出力部４７と、時間積分器４８とを備えて構成されている。
【００１８】
そして、エネルギー状態量算出部４１は、例えば歪みエネルギー算出部５１と、歪みエネルギー時間変化算出部５２と、たわみ角度算出部５３と、たわみ算出部５４と、たわみ総和算出部５５と、等価荷重算出部５６と、等価相対速度算出部５７とを備えて構成されている。
【００１９】
歪みエネルギー算出部５１は、例えば車両１に衝突した物体の衝突直前での全運動エネルギーがフロントバンパフェース２の変形に要するエネルギー、つまり曲げ歪みのエネルギー（以下、単に、歪みエネルギーと呼ぶ）に転換したと設定し、歪みエネルギーＥＤを算出し、等価荷重算出部５６に出力する。
ここで、各圧電素子２４，…，２４の曲げモーメントΔＭ（ｎ）；（ｎ＝１，…，Ｎ）は、縦弾性係数Ｅと、断面２次モーメントＩと、各圧電素子２４，…，２４の幅ｄｓと、各圧電素子２４，…，２４毎の変形角度ｄθ（ｎ）とにより、
ΔＭ（ｎ）＝Ｅ×Ｉ×（ｄθ（ｎ）／ｄｓ）となる。
これにより、各圧電素子２４，…，２４の歪みエネルギーΔＥＤ（ｎ）は、
ΔＥＤ（ｎ）＝ΔＭ（ｎ）×ｄθ（ｎ）
＝Ｅ×Ｉ×（ｄθ（ｎ）／ｄｓ）×（ｄθ（ｎ）／ｄｓ）×ｄｓとなる。さらに、
（ｄθ（ｎ）／ｄｓ）＝ρ（ｎ）であるから、
ΔＥＤ（ｎ）＝Ｅ×Ｉ×ρ（ｎ）２×ｄｓとなる。
これにより、フロントバンパフェース２の歪みエネルギーＥＤは、下記数式（１）に示すように記述される。
このため、歪みエネルギー算出部５１には、時間積分器４８から出力される各圧電素子２４，…，２４の曲率ρ（ｎ）、つまり変形センサ１１から出力される時間変化ｄρ（ｎ）／ｄｔが時間に関して一次積分されて得られる算出値が入力されている。
【００２０】
【数１】
2006218885.tif 000003
【００２１】
歪みエネルギー時間変化算出部５２は、時間積分器４８から出力される各圧電素子２４，…，２４の曲率ρ（ｎ）および変形センサ１１から出力される時間変化ｄρ（ｎ）／ｄｔに基づき、下記数式（２）に示すように、歪みエネルギーＥＤの時間変化（ｄＥＤ／ｄｔ）を算出し、等価相対速度算出部５７および硬さ状態量算出部４２に出力する。
【００２２】
【数２】
2006218885.tif 000004
【００２３】
たわみ角度算出部５３は、例えば図７および図８に示すように、隣り合う各圧電素子２４，２４間の素子間距離ｄＬと、時間積分器４８から出力される各圧電素子２４，…，２４の曲率ρ（ｎ）とに基づき、下記数式（３）に示すように、各圧電素子２４，…，２４のたわみ角度θ（ｎ）を算出し、たわみ算出部５４に出力する。
【００２４】
【数３】
2006218885.tif 000005
【００２５】
たわみ算出部５４は、たわみ角度算出部５３から出力される各圧電素子２４，…，２４のたわみ角度θ（ｎ）と、隣り合う各圧電素子２４，２４間の素子間距離ｄＬとに基づき、下記数式（４）に示すように、各圧電素子２４，…，２４のたわみｗ（ｎ）を算出し、たわみ総和算出部５５および大きさ判定部４４に出力する。
【００２６】
【数４】
2006218885.tif 000006
【００２７】
たわみ総和算出部５５は、たわみ算出部５４から出力される各圧電素子２４，…，２４のたわみｗ（ｎ）に基づき、下記数式（５）に示すように、各圧電素子２４，…，２４のたわみ総和ｗｓｕｍを算出し、等価荷重算出部５６に出力する。
【００２８】
【数５】
2006218885.tif 000007
【００２９】
等価荷重算出部５６は、たわみ総和算出部５５から出力されるたわみ総和ｗｓｕｍと、歪みエネルギー算出部５１から出力される歪みエネルギーＥＤとに基づき、下記数式（６）に示すように、衝突発生時にフロントバンパフェース２に作用した荷重（衝突荷重）に係る状態量として等価荷重ｆを算出し、等価相対速度算出部５７に出力する。
【００３０】
【数６】
2006218885.tif 000008
【００３１】
等価相対速度算出部５７は、等価荷重算出部５６から出力される等価荷重ｆと、歪みエネルギー時間変化算出部５２から出力される歪みエネルギーＥＤの時間変化（ｄＥＤ／ｄｔ）とに基づき、下記数式（７）に示すように、衝突発生時の車両１と物体との相対速度に係る状態量として等価相対速度νを算出し、デバイス駆動判定部４６に出力する。
【００３２】
【数７】
2006218885.tif 000009
【００３３】
また、硬さ状態量算出部４２は、例えば低域通過フィルタ６１と、中域通過フィルタ６２と、高域通過フィルタ６３と、各歪みエネルギー時間変化算出部６４，６５，６６と、各規準化部６７，６８，６９とを備えて構成され、車両１に衝突した物体の硬さＰに係る状態量として、曲率ρ（ｎ）および時間変化ｄρ（ｎ）／ｄｔの所定周波数成分毎による歪みエネルギーの時間変化を算出する。
【００３４】
各フィルタ６１，６２，６３には、時間積分器４８から出力される各圧電素子２４，…，２４の曲率ρ（ｎ）および変形センサ１１から出力される時間変化ｄρ（ｎ）／ｄｔの各信号が入力されており、各フィルタ６１，６２，６３の曲率ρ（ｎ）および時間変化ｄρ（ｎ）／ｄｔに対するフィルタ作用の周波数特性は、例えば図９に示すような周波数特性に設定されている。すなわち、低域通過フィルタ６１では所定の第１周波数ｆｃ１以上の周波数成分の利得が、周波数の増大に伴い低下傾向に変化するように設定され、中域通過フィルタ６２では所定の第１周波数ｆｃ１以下の周波数成分の利得が、周波数の低下に伴い低下傾向に変化するように、かつ、所定の第２周波数ｆｃ２（＞ｆｃ１）以上の周波数成分の利得が、周波数の増大に伴い低下傾向に変化するように設定され、高域通過フィルタ６３では所定の第２周波数ｆｃ２以下の周波数成分の利得が、周波数の低下に伴い低下傾向に変化するように設定されている。
【００３５】
各歪みエネルギー時間変化算出部６４，６５，６６は、各フィルタ６１，６２，６３から出力される所定周波数成分の各曲率ρ（ｎ）Ｌ，ρ（ｎ）Ｍ，ρ（ｎ）Ｈおよび各時間変化ｄρ（ｎ）Ｌ／ｄｔ，ｄρ（ｎ）Ｍ／ｄｔ、ｄρ（ｎ）Ｈ／ｄｔに基づき、下記数式（８）に示すように、各歪みエネルギーの時間変化（ｄＥＤＬ／ｄｔ），（ｄＥＤＭ／ｄｔ），（ｄＥＤＨ／ｄｔ）を算出し、各規準化部６７，６８，６９に出力する。
【００３６】
【数８】
2006218885.tif 000010
【００３７】
各規準化部６７，６８，６９は、下記数式（９）に示すように、各歪みエネルギーの時間変化（ｄＥＤＬ／ｄｔ），（ｄＥＤＭ／ｄｔ），（ｄＥＤＨ／ｄｔ）を歪みエネルギー時間変化算出部５２により算出された歪みエネルギーＥＤの時間変化（ｄＥＤ／ｄｔ）で除算して得た値を、各判定値ＰＬ，ＰＭ，ＰＨとして設定し、硬さ判定部４３に出力する。
【００３８】
【数９】
2006218885.tif 000011
【００３９】
硬さ判定部４３は、各規準化部６７，６８，６９から出力される各判定値ＰＬ，ＰＭ，ＰＨ毎に対し、例えば各判定値ＰＬ，ＰＭ，ＰＨが所定の判定閾値Ｐｔｈよりも大きいか否かを判定し、判定結果が「ＹＥＳ」の場合にはフラグ値「１」を設定し、判定結果が「ＮＯ」の場合にはフラグ値「０」を設定する。そして、例えば下記表１に示すように、各判定値ＰＬ，ＰＭ，ＰＨのフラグ値の組み合わせに応じて、所定の物体の硬さＰ（例えば樹脂や生物等に対応する物体の硬さＰ１、または、例えばハニカム構造物や板金構造物等に対応する物体の硬さＰ２、または、例えばコンクリートや鋼等に対応する物体の硬さＰ３）を設定し、物体判定部４５に出力する。
【００４０】
【表１】
2006218885.tif 000012
【００４１】
大きさ判定部４４は、たわみ算出部５４から出力される各圧電素子２４，…，２４のたわみｗ（ｎ）の時系列データに基づき、先ず、例えば図１０に示すように、所定閾値ｗｔｈよりも大きな値のたわみｗ（ｎ）の時系列データを抽出する。
そして、大きさ判定部４４は、抽出したたわみｗ（ｎ）の時系列データに基づき、例えば下記数式（１０）に示すように記述される物体の大きさＳａにより、衝突発生以後の所定時刻ｔ１から所定時間幅Δｔ経過後の時刻（ｔ１＋Δｔ）に亘る時間区間（ｔ１〜（ｔ１＋Δｔ））における適宜の時刻毎の物体の大きさＳａを算出する。そして、例えば図１１に示すように、時間区間（ｔ１〜（ｔ１＋Δｔ））における物体の大きさＳａの時系列データＳａ（ｔ１），…，Ｓａ（ｔ１＋Δｔ）から、この時間区間（ｔ１〜（ｔ１＋Δｔ））での平均値を算出し、この区間平均値の値を物体の大きさＳとして設定し、物体判定部４５に出力する。
【００４２】
【数１０】
2006218885.tif 000013
【００４３】
物体判定部４５は、硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰと、大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳとに基づき、車両１に衝突した物体の種別および衝突形態を検知し、この検知結果をデバイス駆動判定部４６に出力する。
例えば図１２に示すように、物体判定部４５は、物体の大きさＳと物体の硬さＰとの相関関係を示すＰＳマップ（例えば、物体の硬さＰを横軸、物体の大きさＳを縦軸とする直交座標）上において、変形センサ１１に作用する物体の荷重の大きさを指定する複数の領域、例えば第１〜第４領域α，β，γ，δを区分する境界値である各閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３（例えば、ＴＨ１≦ＴＨ２≦ＴＨ３）を設定する。
各閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３は、変形センサ１１に作用する物体の荷重の大きさに係る閾値であって、物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）に対する閾値となる。
【００４４】
さらに、物体判定部４５は、ＰＳマップ上において、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が不要とされる物体を排除するための各閾値、つまり物体の硬さＰに対する所定の硬さ閾値ＴＨＰと、物体の大きさＳに対する所定の大きさ閾値ＴＨＳとを設定する。
また、物体判定部４５は、物体の硬さＰに対して複数の所定値、例えば所定の硬さＰ１（例えば、樹脂、生物等の硬さに相当），Ｐ２（例えば、ハニカム構造物、板金構造物等の硬さに相当），Ｐ３（コンクリート、鋼等の硬さに相当）を設定すると共に、物体の大きさＳに対して複数の所定値、例えば所定の大きさＳ１（例えば、歩行者、ガードレール端部、ポール等の大きさに相当），Ｓ２（例えば、大型犬等の大きさに相当），Ｓ３（例えば、大型ごみ箱等の大きさに相当）を設定する。そして、ＰＳマップ上において、各所定値つまり各所定硬さＰ１，Ｐ２，Ｐ３と各所定大きさＳ１，Ｓ２，Ｓ３との組み合わせにより指定される各領域Ａ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ３，Ｃ１に対し、所定の物体種別あるいは物体との衝突形態を対応させる。
【００４５】
例えば、所定の硬さＰ１および大きさＳ３の組み合わせによる領域Ａ１には大型ごみ箱等の物体種別が対応し、所定の硬さＰ１および大きさＳ２の組み合わせによる領域Ａ２には大型犬等の物体種別が対応し、所定の硬さＰ１および大きさＳ１の組み合わせによる領域Ａ３には歩行者等の物体種別が対応し、所定の硬さＰ２および大きさＳ１の組み合わせによる領域Ａ４にはガードレール端部等の物体種別が対応し、所定の硬さＰ３および大きさＳ１の組み合わせによる領域Ａ５にはポール等の物体種別が対応するように設定される。また、所定の硬さＰ２および大きさＳ３の組み合わせによる領域Ｂ１には他の車両の側面への衝突等の衝突形態が対応し、所定の硬さＰ２および大きさＳ２の組み合わせによる領域Ｂ２には他の車両とのオフセット衝突等の衝突形態が対応し、所定の硬さＰ３および大きさＳ２の組み合わせによる領域Ｂ３には他の車両への斜め衝突等の衝突形態が対応し、所定の硬さＰ３および大きさＳ３の組み合わせによる領域Ｃ１には他の車両との正面衝突等の衝突形態が対応するように設定される。
【００４６】
そして、物体判定部４５は、等価相対速度算出部５７から出力される等価相対速度νに応じたＰＳマップ上において、先ず、硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰが所定の硬さ閾値ＴＨＰよりも大きく、かつ、大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳが所定の大きさ閾値ＴＨＳよりも大きいか否かを判定する。そして、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が不要な物体との衝突であると判定し、この判定結果を駆動指令出力部４７に出力する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、例えば、各種の乗員保護装置１２の作動判定として、硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰと大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が各閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３よりも大きいか否かを判定すると共に、各種の歩行者保護装置１４の作動判定として、硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰと大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳとの組み合わせが各領域Ａ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ３，Ｃ１内に存在するか否かを判定する。
【００４７】
例えば、物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が第１閾値ＴＨ１未満である場合、つまりＰＳマップ上において硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰおよび大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが、第１閾値ＴＨ１を第１領域αから第２領域βに向かい横切らない場合には、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が不要である程度の穏やかな衝突であると判定される。
【００４８】
また、例えば物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が第１閾値ＴＨ１以上かつ第２閾値ＴＨ２未満である場合、つまりＰＳマップ上において硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰおよび大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが、第１閾値ＴＨ１を第１領域αから第２領域βに向かい横切り、かつ、第２閾値ＴＨ２を第２領域βから第３領域γに向かい横切らない場合には、例えば歩行者やガードレール端部等との相対的に軽度の衝突であると判定される。
さらに、物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの組み合わせが所定の各領域Ａ１〜Ａ５内に存在する場合、つまりＰＳマップ上において硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰおよび大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが、各領域Ａ１〜Ａ５内に含まれる場合には、順次、大型ごみ箱等の物体種別，大型犬等の物体種別，歩行者等の物体種別、ガードレール端部等の物体種別、ポール等の物体種別であると判定される。
【００４９】
また、例えば物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が第２閾値ＴＨ２以上かつ第３閾値ＴＨ３未満である場合、つまりＰＳマップ上において硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰおよび大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが、第２閾値ＴＨ２を第２領域βから第３領域γに向かい横切り、かつ、第３閾値ＴＨ３を第３領域γから第４領域δに向かい横切らない場合には、例えば他の車両に対するオフセット衝突や側面衝突等の相対的に中程度の衝突であると判定される。
さらに、物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの組み合わせが所定の各領域Ｂ１〜Ｂ３内に存在する場合、つまりＰＳマップ上において硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰおよび大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが、各領域Ｂ１〜Ｂ３内に含まれる場合には、順次、他の車両の側面への衝突等の衝突形態，他の車両とのオフセット衝突等の衝突形態、他の車両への斜め衝突等の衝突形態であると判定される。
【００５０】
また、例えば物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が第３閾値ＴＨ３以上である場合、つまりＰＳマップ上において硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰおよび大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが、第３閾値ＴＨ３を第３領域γから第４領域δに向かい横切る場合には、例えば他の車両との正面衝突等の相対的に重度の衝突であると判定される。
さらに、物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの組み合わせが所定の領域Ｃ１内に存在する場合、つまりＰＳマップ上において硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰおよび大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが、領域Ｃ１内に含まれる場合には、他の車両との正面衝突等の衝突形態であると判定される。
【００５１】
デバイス駆動判定部４６は、等価相対速度算出部５７から出力される等価相対速度νに基づき、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が必要な衝突であるか否か、さらには、必要とされる作動形態（例えば、作動タイミング等）を判定する。
例えば図１３に示すように、デバイス駆動判定部４６は、物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）と、等価相対速度νとの相関関係を示す（ＰＳ）νマップ（例えば、積（Ｐ×Ｓ）を横軸、等価相対速度νを縦軸とする直交座標）上において、衝突の激しさを指定する複数の領域、例えば第４〜第６領域ε，ζ，ηを区分する境界値である各閾値ＴＨａ，ＴＨｂ（例えば、ＴＨａ≦ＴＨｂ）を設定する。
各閾値ＴＨａ，ＴＨｂは、衝突の激しさを示す状態量である衝突エネルギーの時間に関する１階微分値（例えば、単位時間あたりの衝突エネルギーの増大量）に係る閾値であって、衝突エネルギーの時間に関する１階微分値は、物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）と等価相対速度νとの積（（Ｐ×Ｓ）×ν）に係る状態量となる。
さらに、デバイス駆動判定部４６は、（ＰＳ）νマップ上において、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が不要とされる衝突事象を排除するための各閾値、つまり積（Ｐ×Ｓ）に対する所定の荷重閾値ＴＨＰＳと、等価相対速度νに対する所定の速度閾値ＴＨνとを設定する。
【００５２】
そして、デバイス駆動判定部４６は、（ＰＳ）νマップ上において、先ず、物体判定部４５から出力される物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が所定の荷重閾値ＴＨＰＳよりも大きく、かつ、等価相対速度算出部５７から出力される等価相対速度νが所定の速度閾値ＴＨνよりも大きいか否かを判定する。そして、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が不要な衝突事象であると判定し、この判定結果を駆動指令出力部４７に出力する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、例えば、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動判定として、物体判定部４５から出力される物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）と、等価相対速度算出部５７から出力される等価相対速度νとの積（（Ｐ×Ｓ）×ν）が各閾値ＴＨａ，ＴＨｂよりも大きいか否かを判定する。
【００５３】
例えば、積（Ｐ×Ｓ）と等価相対速度νとの積（（Ｐ×Ｓ）×ν）が第４閾値ＴＨａ未満である場合、つまり（ＰＳ）νマップ上において物体判定部４５から出力される積（Ｐ×Ｓ）および等価相対速度算出部５７から出力される等価相対速度νの時間変化を示す履歴ラインが、第４閾値ＴＨａを第５領域εから第６領域域ζに向かい横切らない場合には、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が不要である程度の穏やかな衝突であると判定され、この判定結果が駆動指令出力部４７に出力される。
【００５４】
また、例えば積（Ｐ×Ｓ）と等価相対速度νとの積（（Ｐ×Ｓ）×ν）が第４閾値ＴＨａ以上かつ第５閾値ＴＨｂ未満である場合、つまり（ＰＳ）νマップ上において物体判定部４５から出力される積（Ｐ×Ｓ）および等価相対速度算出部５７から出力される等価相対速度νの時間変化を示す履歴ラインが、第４閾値ＴＨａを第５領域εから第６領域ζに向かい横切り、かつ、第５閾値ＴＨｂを第６領域ζから第７領域ηに向かい横切らない場合には、例えば各種の歩行者保護装置１４の作動が必要となる可能性がある衝突であると判定される。ここで、物体判定部４５での判定結果において、ＰＳマップ上での物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの組み合わせが所定の領域Ａ２または領域Ａ３内に存在し、物体の種別が大型犬等の物体種別または歩行者等の物体種別であると判定された場合には、各種の歩行者保護装置１４の作動が必要となる衝突であると判定され、この判定結果が駆動指令出力部４７に出力される。
【００５５】
また、例えば積（Ｐ×Ｓ）と等価相対速度νとの積（（Ｐ×Ｓ）×ν）が第５閾値ＴＨｂ以上である場合、つまり（ＰＳ）νマップ上において物体判定部４５から出力される積（Ｐ×Ｓ）および等価相対速度算出部５７から出力される等価相対速度νの時間変化を示す履歴ラインが、第５閾値ＴＨｂを第６領域ζから第７領域ηに向かい横切る場合には、例えば各種の乗員保護装置１２の作動が必要となる可能性がある衝突であると判定される。ここで、物体判定部４５での判定結果において、物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの組み合わせが所定の各領域Ａ１〜領域Ｃ１内に存在し、物体の種別または衝突形態が所定の物体種別または所定の衝突形態であると判定された場合には、各種の乗員保護装置１２の作動が必要となる衝突であると判定され、この判定結果が駆動指令出力部４７に出力される。
【００５６】
駆動指令出力部４７は、デバイス駆動判定部４６から出力される判定結果に基づき、各種の乗員保護装置１２または歩行者保護装置１４の作動状態を指示する制御信号を乗員保護装置１２または歩行者保護装置１４へ出力する。
【００５７】
本実施の形態による車両用衝突判定装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両用衝突判定装置１０の動作、特に、ＰＳマップ上の各閾値各閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨＰ，ＴＨＳにより物体種別あるいは衝突形態を判定し、さらに、（ＰＳ）νマップ上の各閾値ＴＨａ，ＴＨｂ，ＴＨＰＳ，ＴＨνにより、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が必要な衝突であるか否かを判定する処理について添付図面を参照しながら説明する。
先ず、図１４に示すステップＳ０１においては、変形センサ１１の出力に基づき、等価相対速度νおよび物体の硬さＰおよび物体の大きさＳを算出する。
そして、ステップＳ０２においては、物体の硬さＰが所定の硬さ閾値ＴＨＰ未満または物体の大きさＳが所定の大きさ閾値ＴＨＳ未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０４に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
そして、ステップＳ０３においては、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が不要な物体との衝突であると判定し、一連の処理を終了する。
【００５８】
また、ステップＳ０４においては、物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が第１閾値ＴＨ１以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０６に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０５に進む。
そして、ステップＳ０５においては、ＰＳマップ上において物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが第１領域α内に含まれ、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が不要である程度の穏やかな衝突であると判定し、一連の処理を終了する。
【００５９】
また、ステップＳ０６においては、物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が第２閾値ＴＨ２以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０８に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０７に進む。
そして、ステップＳ０７においては、ＰＳマップ上において物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが第２領域β内に到達し、例えば歩行者やガードレール端部等との相対的に軽度の衝突であると判定する。そして、物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの組み合わせが第２領域β内での所定の各領域Ａ１〜Ａ５のうち、何れの領域に対応するかを判定し、ステップＳ１１に進む。
【００６０】
また、ステップＳ０８においては、物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が第３閾値ＴＨ３以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ１０に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０９に進む。
そして、ステップＳ０９においては、ＰＳマップ上において物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが第３領域γ内に到達し、例えば他の車両に対するオフセット衝突や側面衝突等の相対的に中程度の衝突であると判定する。そして、物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの組み合わせが第３領域γ内での所定の各領域Ｂ１〜Ｂ３のうち、何れの領域に対応するかを判定し、ステップＳ１１に進む。
また、ステップＳ１０においては、物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの時間変化を示す履歴ラインが第４領域δ内に到達し、例えば他の車両との正面衝突等の相対的に重度の衝突であると判定する。そして、物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの組み合わせが第４領域δ内での所定の領域Ｃ１に対応するか否かを判定し、ステップＳ１１に進む。
【００６１】
そして、ステップＳ１１においては、等価相対速度νが所定の速度閾値ＴＨν未満または物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）が所定の荷重閾値ＴＨＰＳ未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ０３に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１２に進む。
【００６２】
そして、ステップＳ１２においては、物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）と等価相対速度νとの積（（Ｐ×Ｓ）×ν）が第４閾値ＴＨａ以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ１４に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１３に進む。
そして、ステップＳ１３においては、（ＰＳ）νマップ上において積（Ｐ×Ｓ）および等価相対速度νの時間変化を示す履歴ラインが第５領域ε内に含まれ、各種の乗員保護装置１２および歩行者保護装置１４の作動が不要である程度の穏やかな衝突であると判定し、一連の処理を終了する。
【００６３】
また、ステップＳ１４においては、物体の硬さＰと物体の大きさＳとの積（Ｐ×Ｓ）と等価相対速度νとの積（（Ｐ×Ｓ）×ν）が第５閾値ＴＨｂ以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり（ＰＳ）νマップ上において積（Ｐ×Ｓ）および等価相対速度νの時間変化を示す履歴ラインが第６領域ζ内に到達した場合には、後述するステップＳ１６に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり（ＰＳ）νマップ上において積（Ｐ×Ｓ）および等価相対速度νの時間変化を示す履歴ラインが第７領域η内に到達した場合には、ステップＳ１５に進む。
そして、ステップＳ１５においては、各種の乗員保護装置１２の作動が必要となる衝突であると判定し、一連の処理を終了する。
【００６４】
そして、ステップＳ１６においては、ＰＳマップ上での物体の硬さＰおよび物体の大きさＳの組み合わせが所定の領域Ａ２または領域Ａ３内に存在し、物体種別が歩行者または大型犬等の生物であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０３に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１７に進む。
そして、ステップＳ１７においては、各種の歩行者保護装置１４の作動が必要となる衝突であると判定し、一連の処理を終了する。
【００６５】
上述したように、本実施の形態による車両用衝突判定装置１０によれば、変形センサ１１から出力される検出信号、つまり実際に発生した衝突の状態が直接的に反映されている曲率ρ（ｎ）；（ｎ＝１，…，Ｎ）の時間変化ｄρ（ｎ）／ｄｔの検出信号に基づき等価相対速度νと物体の大きさＳと物体の硬さＰとを検知することから、これらの検知結果に基づき衝突物体の種別および衝突形態を判別する際の信頼度を向上させることができる。
さらに、等価相対速度νと物体の大きさＳと物体の硬さＰとの相関関係を示すＰＳνマップ上において、先ず、変形センサ１１に作用する物体の荷重に係る各閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３と、硬さ閾値ＴＨＰおよび大きさ閾値ＴＨＳおよび速度閾値ＴＨνとにより、各種の乗員保護装置１２の作動が必要な衝突であるか否か、さらには、必要とされる作動形態（例えば、作動タイミング等）を適切に判定することができる。そして、等価相対速度νに応じたＰＳマップ上において、物体種別あるいは物体との衝突形態を指定する各領域Ａ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ３，Ｃ１により、各種の歩行者保護装置１４の作動が必要な衝突であるか否かを適切に判定することができる。特に、適宜の等価相対速度νに対して歪みエネルギーＥＤ、さらに、歪みエネルギーＥＤの時間変化（ｄＥＤ／ｄｔ）が同等の値となる物体の種別、例えば歩行者に対する値と同等の値を有するごみ箱や大型犬やガードレールの端部やポール等の物体の種別を容易かつ精度良く判別することができる。
【００６６】
なお、上述した実施の形態においては、変形センサ１１から出力される曲率ρ（ｎ）；（ｎ＝１，…，Ｎ）の時間変化ｄρ（ｎ）／ｄｔの検出信号を電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５に入力するとしたが、これに限定されず、例えば変形センサ１１の代わりに曲率ρ（ｎ）の検出信号を出力するセンサ、例えば歪みゲージ等を備え、曲率ρ（ｎ）の検出信号を電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５に入力してもよい。この場合、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５は、時間積分器４８の代わりに時間微分器を備え、歪みゲージから出力される曲率ρ（ｎ）が時間微分器により時間に関して一次微分されて得られる算出値が、硬さ状態量算出部４２および歪みエネルギー時間変化算出部５２に入力される。
【００６７】
なお、上述した実施の形態においては、衝突発生時にフロントバンパフェース２に作用する衝突荷重に対し、物体の単位大きさ当たりの衝突荷重に係る状態量として物体の硬さＰを、曲率ρ（ｎ）および時間変化ｄρ（ｎ）／ｄｔの所定周波数成分毎による歪みエネルギーの時間変化に基づき検知したが、これに限定されず、物体の単位大きさ当たりの衝突荷重に係る状態量として、衝突時に各圧電素子２４，…，２４毎に作用する外力φ（ｎ）を、例えば下記数式（１１）に示すように、フロントバンパフェース２の長手方向（つまり車幅方向）の距離ｘに関する曲率ρ（ｎ）の２階微分値ｄ２ρ（ｎ）／ｄｘ２により算出してもよい。
【００６８】
【数１１】
2006218885.tif 000014
【００６９】
この場合、例えば下記数式（１２）に示すように、各圧電素子２４，…，２４毎に作用する外力φ（ｎ）の絶対値の総和、あるいは、例えば下記数式（１３）に示すように、各圧電素子２４，…，２４毎に作用する外力φ（ｎ）の絶対値の最大値を、物体の硬さＰとして設定する。
【００７０】
【数１２】
2006218885.tif 000015
【００７１】
【数１３】
2006218885.tif 000016
【００７２】
なお、上述した実施の形態においては、ＰＳマップ上の各閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨＰ，ＴＨＳを、等価相対速度νに依存しない値としたが、これに限定されず、各閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨＰ，ＴＨＳを、等価相対速度νに応じて変化する値としてもよい。この場合、物体判定部４５は、等価相対速度算出部５７から出力される等価相対速度νと、硬さ判定部４３から出力される物体の硬さＰと、大きさ判定部４４から出力される物体の大きさＳとに基づき、車両１に衝突した物体の種別および衝突形態を検知し、この検知結果を駆動指令出力部４７に出力することになる。
【００７３】
なお、上述した実施の形態においては、変形センサ１１をフロントバンパフェース２の内面上に配置して車両１の前部と物体との接触および衝突を検出するとしたが、これに限定されず、例えばリヤバンパフェースの内面上に配置して車両１の後部と物体との接触および衝突を検出したり、ドア外板の内面上に配置して車両１の側部と物体との接触および衝突を検出してもよい。
【００７４】
なお、上述した実施の形態において、デバイス駆動判定部４６は、（ＰＳ）νマップ上において積（Ｐ×Ｓ）および等価相対速度νの時間変化を示す履歴ラインが第７領域η内に到達した場合に、各種の乗員保護装置１２の作動が必要となる衝突であると判定するとしたが、これに限定されず、変形センサ１１から出力される検出信号に加えて、例えば図１５に示す変形例のように、電子制御ユニット１５の内部に備えられた加速度センサ７１から出力される検出信号に基づき、各種の乗員保護装置１２の作動が必要となる衝突であるか否かを判定してもよいし、さらに、サテライトセンサを構成する加速度センサ（図示略）から出力される検出信号に基づき、各種の乗員保護装置１２の作動が必要となる衝突であるか否かを判定してもよい。
例えば図１５に示す変形例では、図６に示す電子制御ユニット１５に、さらに、加速度センサ７１と、ΔＶＵＮＩＴ算出部７２と、ΔＶＵＮＩＴ判定部７３と備え、ΔＶＵＮＩＴ算出部７２は、電子制御ユニット１５の内部に具備された加速度センサ７１から出力される加速度信号ＧＵＮＩＴに対し、例えばローパスフィルタ等によってノイズ成分である高周波成分を加速度信号ＧＵＮＩＴから除去し、例えば下記数式（１４）に示すように、現在時刻ｔｐに対する所定の時間幅Δｔの時間区間｛（ｔｐ−Δｔ）〜ｔｐ｝毎に加速度信号ＧＵＮＩＴを時間について一次積分して速度変化ΔＶＵＮＩＴを算出し、ΔＶＵＮＩＴ判定部７３に出力する。
【００７５】
【数１４】
2006218885.tif 000017
【００７６】
そして、ΔＶＵＮＩＴ判定部７３は、例えば乗員保護装置１２の作動許可を判定するための速度変化ΔＶＵＮＩＴに対する所定の速度閾値ＴＨＵＮＩＴを設定し、ΔＶＵＮＩＴ算出部７２から入力された速度変化ΔＶＵＮＩＴが所定の速度閾値ＴＨＵＮＩＴ以上か否かを判定し、この判定結果を駆動指令出力部４７へ出力する。
そして、駆動指令出力部４７は、デバイス駆動判定部４６の判定結果として、（ＰＳ）νマップ上において積（Ｐ×Ｓ）および等価相対速度νの時間変化を示す履歴ラインが第７領域η内に到達したことで各種の乗員保護装置１２の作動が必要となる衝突であると判定され、かつ、ΔＶＵＮＩＴ判定部７３の判定結果として、速度変化ΔＶＵＮＩＴが所定の速度閾値ＴＨＵＮＩＴ以上となることで各種の乗員保護装置１２の作動が必要となる衝突であると判定された場合に、各種の乗員保護装置１２の作動を指示する制御信号を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用衝突判定装置を搭載した車両の前部を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る荷重センサの要部分解斜視図である。
【図３】図２に示す荷重センサの要部断面図である。
【図４】変形センサ具備される微分回路の一例を示す図である。
【図５】図４に示す微分回路の第１抵抗の抵抗値Ｒに応じた周波数ｆとゲインＶｆ＝ｆ／Ｖｆ＝∞との関係の一例を示すグラフ図である。
【図６】本発明の実施形態に係る車両用衝突判定装置の構成図である。
【図７】衝突発生時にフロントバンパフェースが車両の内部に向かい窪むようにして変形する際の複数の圧電素子の位置関係の一例を示す図である。
【図８】衝突発生時にフロントバンパフェースが車両の内部に向かい窪むようにして変形する際の隣り合う圧電素子の位置関係の一例を示す図である。
【図９】低域通過フィルタおよび中域通過フィルタおよび高域通過フィルタの各フィルタ作用の周波数特性の一例を示す図である。
【図１０】各圧電素子のたわみｗ（ｎ）の時系列データと、所定閾値ｗｔｈよりも大きな値のたわみｗ（ｎ）の時系列データとの一例を示す図である。
【図１１】適宜の時刻ｔ毎の所定時間幅Δｔでの物体の大きさＳａの時系列データの平均値の一例を示す図である。
【図１２】ＰＳマップ上に設定された各閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨＰ，ＴＨＳの一例を示す図である。
【図１３】（ＰＳ）νマップ上に設定された各閾値ＴＨａ，ＴＨｂ，ＴＨν，ＴＨＰＳの一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る車両用衝突判定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態の変形例に係る車両用衝突判定装置の構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
２  フロントバンパフェース
１０  車両用衝突判定装置
１１  変形センサ（検出手段）
１４  歩行者保護装置（保護装置）
４１  エネルギー状態量算出部（衝突状態量検知手段）
４２  硬さ状態量算出部（衝突状態量検知手段）
４３  硬さ判定部（衝突状態量検知手段）
４４  大きさ判定部（衝突状態量検知手段）
４５  物体判定部（衝突状態判定手段、物体検知手段）
４６  デバイス駆動判定部（衝突状態判定手段）
４７  駆動指令出力部（駆動制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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